新型无固相低聚物压裂液体系研究_徐鸿志
新型无固相低聚物压裂液体系研究
１３ 常 规压 裂 液 存 在 问题 ．
小孔吼 ， 破胶 后 残 渣 含 量 高 ， 排 困难 ， 低 渗 储 层 伤 害 严 重 ， 返 对 难 以 达 到有 效 改 造 储 层 效果 。小 分 子 聚 合 物 体 系存 在 问 题 ： 体
系只能在 ｐ Ｈ值 为 ５３～５４范 围 内才 能 交 联 ，现 场 难 以操 作 。 － ． 另 外 ， 着 胍 胶 价格 急剧 上 涨 ， 胶 体 系 的成 本 大 幅 度 增 加 ， 随 胍 急 需 一 种 成本 较 低 、 用 于低 渗 储 层 改 造 的压 裂 液 体 系 。 适
经过 现 场 使 用 证 明 ， 规 胍 胶体 系不 适 合 油 田低 渗 区块 开 常
发 。 要 原 因 为 ： 胶本 身 所 含 的水 不 溶 物 （ 级 胍胶 水 不 溶 物 主 胍 超 仍 为 １ ～２ 和 交 联 作 用 产 生 的 大 量 不 溶 物 （ 关 键 作 用 ） ％ ％） 起 ， 会 对 地 层 和 对 支 撑 剂 充 填 层 造 成 严 重 堵 塞 ，导 致 渗 透 率 下 降 ８ ％～９ ％以 上 ，从 而 大 大 降低 压 裂 的 效 果 ，特 别 是 对 于 低 压 ０ ０ 特 低 渗 透 油藏 有 可 能 完 全 失 效 。 此 如何 消 除 或 减 少压 裂液 体 因
实施 大 规 模 增 产 作 业 ， 用 过 的 液体 体 系 主要 有 常 规 胍 胶 压 裂 使 液 体 系 、 分 子 聚 合 物 体 系 （ 性 交 联 ） ， 得 的效 果 不 是 很 小 酸 等 取
理想。 胍胶 体 系存 在 的 主 要 问题 是 ： 胍胶 的分 子 量 大 ， 以通 过 难
通 道 ，Ｊ 而 提 高 单 井 产 量 。 裂 液 作 为 油 田 增 产 措 施 中 最 主 要 【从 ， 压
低损害高弹性聚合物压裂液体系研究
文章编号:100125620(2006)0620012203低损害高弹性聚合物压裂液体系研究张汝生 卢拥军 汪永利 王丽伟 邱晓慧(中国石油勘探开发研究院分院,河北廊坊)摘要 介绍了新型低损害合成聚合物压裂液体系,该压裂液体系采用的稠化剂FA 2200A 为几乎不含水不溶物的合成聚合物,体系的残渣少;使用交联剂AC 212A 进行交联,交联时的p H 值为5～6,形成的冻胶具有良好的耐温耐剪切性能,不需要其它的p H 值调节剂,既适合于常规压裂,又适合于液氮助排。
新型低损害合成聚合物压裂液适用温度大于50～90℃,与植物胶压裂液相比,新型低损害合成聚合物压裂液不使用杀菌剂。
该压裂液的成本低于清洁压裂液。
关键词 压裂液 合成聚合物 弱酸性交联中图分类号:TE357.12文献标识码:A 目前压裂液体系中主要包括植物胶压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液和清洁胶束压裂液等,而使用较多的是植物胶压裂液。
压裂液的发展趋势是朝着高效、低伤害、低成本的方向发展。
为此,20世纪90年代以来开发了无水不溶物、无残渣的清洁胶束压裂液,但该体系成本高,其成本目前为水基植物胶压裂液的2倍以上;而且应用温度较低。
国外报道有使用温度达130℃的清洁胶束压裂液,但国内报道的胶束压裂液的使用温度低于100℃。
植物胶压裂液存在许多优点,但该体系的水不溶物较多,即使为一级羟丙基瓜尔胶,其水不溶物也在8%以上,同时残渣较多,对地层和裂缝的伤害较大;而且交联条件为弱碱性,这不适合于碱敏地层。
因此,开发出了具有多种优良性能的低损害高弹性压裂液体系,该体系既满足常规压裂施工,又满足液氮助排压裂施工。
其主要添加剂为FA 2200A 酸性交联用稠化剂和压裂用A C 212A 弱酸性交联剂。
1 实验部分111 化学试剂和材料FA 2200A 酸性交联用稠化剂及AC 212A 酸性交联剂,自制,其中AC 212A 交联剂不含铬,对环境无污染;破胶剂为过硫酸钠,起泡剂为Q P 21,助排剂,CF 25E ,均为工业品。
一种高密度无黏土低固相钻井液体系研究
第52卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.11 2023年11月 Liaoning Chemical Industry November，2023基金项目：湖北省重点研发计划项目，抗高温环保型钻井液用聚合物材料研究与应用（项目编号：2020BAB072）。
收稿日期：2022-11-18一种高密度无黏土低固相钻井液体系研究高阳，邓亚慧，周书胜（荆州嘉华科技有限公司，湖北 荆州 434000）摘 要： 为了满足高温高压钻井以及降低钻井液对储层岩心的伤害，研究了一种高密度无黏土低固相钻井液体系，通过以丙烯酸和乙酸乙烯酯为原料制备一种分散剂FX -1来提高高密度无黏土低固相钻井液体系的稳定性。
结果表明：分散剂FX -1使碳酸钙表面的Zeta 电位的绝对值增大，其分子吸附在碳酸钙表面，羧酸基团使Zeta 电位绝对值升高，提高了碳酸钙颗粒（加重剂）的沉降稳定性和水化能力。
含有2%分散剂FX -1的高密度无黏土低固相钻井液体系在150 ℃下静置3天后未出现沉降现象，表明该体系在高温条件下具有优异的稳定性。
另外，高密度无黏土低固相钻井液污染岩心后采用直接返排的方式测试岩心渗透率恢复率为83.65%，表明该体系具有良好的储层保护效果。
关 键 词：低固相钻井液；分散性能；储层保护；沉降稳定性能；Zeta 电位值中图分类号：TE254+.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）11-1561-04随着中浅层常规油气资源大规模勘探开发，油气田资源逐渐减少，促使钻探工作向深部地层油气资源投入。
深部地层钻井使钻井液技术面临着挑战，尤其对于具有很高储存保护要求的裸眼完井而言，对钻井液技术要求更高[1-5]。
为了提高钻井液的储层保护性能，常采用无固相钻井液，其主要成分为聚合物处理剂和可溶盐（作为加重剂），解除了黏土和重晶石等固相堵塞储层岩石孔隙的风险[6-8]。
基于可溶盐与聚合物的配伍性以及经济成本考虑，常选用甲酸钾、甲酸钠、氯化钠和氯化钾作为无固相钻井液加重剂，其中甲酸钾使钻井液的密度最高为1.6 g ·cm -3[9]。
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
随着新型压裂材料应用提出，新型无固相压裂液的研发和应用越来越受到重视，在当
前的海洋石油开发中，为了满足井下不同环境的需要，新型无固相压裂液越来越多地应用
于地质修正和增产作业中，但是，无固相压裂液配方完成一次筛选也很耗时耗力，而且很
难实现有效对比和性能评价。
为此，有关人员提出了一种新的无固相压裂液配方筛选和性能评价的方法，以促进其
应用。
首先，他们选择高效的压裂体系，并将它们整合到系统中，以确定适当的压裂液配方。
其次，他们根据压裂液的功能特性，开发了实验室测试，以便对不同压裂液进行对比
测试，最终筛选出最佳配方。
测试结果表明，该方法为筛选最佳无固相压裂液配方，提供准确、可靠的结果。
此外，经过此种筛选方法，得到的无固相压裂液可以更加有效地实现增产。
在现场应用时，新开
发的无固相压裂液配方彻底改善了井筒渗流效率，提高了油井增产率，还可以延长抗压性
能和拉伸性能。
综上所述，新型无固相压裂液配方的筛选和性能评价为压裂过程的高效完成提供了可
靠的依据，可以更加有效率地实现油井产量的提高。
如果能够将这种新型配方结合实践应用，将有助于更大的节省资源，提升石油行业的可持续发展水平。
新型压裂液体系的开发——文献综述
新型压裂液体系的开发目前，国内使用的常规压裂液按类型划分，包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液和酸基压裂液等。
油基压裂液因为使用成本较高、密度低、泵压高等原因使用较少；泡沫压裂液、乳化压裂液等因为需要特殊装备配置，应用也受到限制；水基压裂液因其来源较广、便于配制等特点是目前使用较多的压裂液体系，但其缺点是破胶不彻底，不易返排，需采用特殊助排措施；碱性交联环境与残渣较多，对储层伤害较大，尤其是低渗透、碱敏储层。
常规压裂液有其自身无法避免的缺陷，为克服这些缺陷，压裂液研究发展的方向变为：（1）优质（满足施工要求）：低摩阻、良好的流变性能和滤失性；（2）低伤害（改善压裂效果）：快速彻底破胶、低残渣、与储层岩石和流体配伍；（3）低成本：简化添加剂类型、减少其用量，降低水马力，简化施工工序和设备占用。
因此能够满足或部分满足压裂液发展方向的低分子聚合物压裂液体系、黄原胶压裂液体系和清洁压裂液体系成了研究的热门。
一、低分子聚合物压裂液体系目前加砂压裂施工不断向着大液量、大排量、高砂比、快速返排方面发展，这就要求以开发低聚合物、无聚合物压裂液为发展主线，向低（无）残渣方向发展，开发优质、低伤害和低成本的压裂液体系。
近年来研制开发新型交联无残渣压裂液体系一直是国内外研究的课题。
人工合成聚合物因其溶解性好、无水不溶物、无残渣等特点，一直是水基压裂液的主要研究对象，人工合成聚合物具有低摩阻、携砂性能强、对地层伤害小的优点，比较适合低压、低渗等复杂地层油藏的压裂改造，但因为不耐剪切，耐温性差等缺陷使应用受到很大限制。
常用的合成聚合物有以下几种：1.聚丙烯酰胺类用于压裂液的聚丙烯酰胺类产品与有机钛、锆等金属交联剂反应形成的冻胶压裂液具有粘弹性好、对地层伤害低的特点，近年来在部分油田获得应用，如丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）的共聚物可适用于7℃以上地层压裂，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐和甲基丙烯酰胺基丙基二甲基二羟丙基磺酸按（MAPDMDHPAS）的三聚物可适用于204℃以下的地层压裂。
合成聚合物压裂液最新研究及应用进展
用 于坨 ３ ６～３ ３井 压 裂 施 工 ， 平均砂 比 ２ ７ ． ６ ％，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５— ０ ９—２ ８ 。 作者简介 ： 杜涛 ， 博士 ， 副研究 员 ， 主要从事储层 改造工作 液 研究工作 。 基金 项 目： 国家重 大科技专项 “ 大型油气 田及煤层 气开发一 复杂地层储层 改造关键技 术”（ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ３ １— ０ ０ ４— ０ ０ ３） 资 助； 中国石化石油工程技 术服务有 限公司重 点项 目“ 合成 聚 合物压裂 液开发 与应用 ”（ １ ０ ０ １ ０ ０ ９ ９—１ ３一Ｚ Ｃ ０ ６ ０ ７—０ ０ ３ ７） 资助 ； 国家 自然科 学基金 重大项 目“ 页岩地 层动态 随机裂缝 控制 机理与无水压裂理论 ” （ ５ １ ４ ９ ０ ６ ５ ３ ） 资 助； 中国石 化科技 攻关项 目“ Ｌ Ｐ Ｇ无水压裂液研究” 资助。
物压 裂 液 发 展 方 向提 出 了新 见 解 。
关键 词 聚合物压裂液
化学交 联 物理交联
现场应用 连续 混配
近年来 ， 随着 低渗 透油 气藏 开发 的不 断 深入 ， 以及 页岩气 勘 探 开 发 的快 速 发 展 ， 作 为 主导 增 产
措 施 的压 裂工 作 量 越 来 越 多 ， 压 裂 液 是 压 裂 施 工
系是 水 基压 裂液 技 术 的重 要 发 展 方 向之 一 ， 该 领
域 的研 究 已经成 为 国 内外 研 究 热点 。现重 点
介绍 了化学 交联 聚 合物 压裂 液 和可逆 物 理交联 聚
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着现代石油开采工艺发展与不断深入不同层次的储层，传统的增产方法已经不再能满足日益增长的需求，因此压裂技术的发展变得越来越受到重视。
压裂技术是以活性剂及其他组分构成的复杂液体，称为压裂液，用以在已开采的油气田中压裂油层裂缝以增加储层的渗透率，从而增加油气的产量和改善储层的砂体密实性。
压裂液的配方是压裂技术中最重要的环节，其质量及性能直接影响着压裂效果。
在市面上现有的压裂液配方种类繁多，但仍然存在滋润剂腐蚀性、可溶性负载能力低等问题。
为此，新型无固相压裂液成为石油行业研发的热点，旨在改善现有的压裂液配方，提高对高温高压环境的抗性能及其他性能，实现有效的压裂作业。
为了改善现有的压裂液配方，测试室致力于在此基础上研发新型无固相压裂液，并且筛选配方以便达到最佳性能。
首先，评价新型无固相压裂液的重要物理性能，它们主要包括压力放大系数、比表面积、密度、粘度、黏度、乳化能力等，它们是控制压裂液稳定性及有效性的重要因素。
其次，评价压裂液抗腐蚀性能，可以避免地层中含有的硫化物、H2S等腐蚀性物质对压裂液的影响，确保其稳定性。
再次，为了确保压裂液的有效性，需要评价压裂液的可溶性负载能力，保证压裂液能够溶解地层必要的矿物质，如碳酸钙、钙镁石等。
最后，采用动态流体力学模拟技术，结合复杂条件，评价新型无固相压裂液的渗流性能。
在筛选新型无固相压裂液配方的过程中，建立完整的实验设计过程，并采用安全可靠的实验方案，以充分反映不同配方对压裂性能的影响。
首先，进行多组分相平衡实验，确定压裂液的基本性质，研究不同的原料的作用机制；其次，进行单组分及多组分有机物的抗腐蚀性能实验，以确定最佳的抗腐蚀配方；再次，研究压裂液的可溶性负载能力，探究不同配方溶解矿物质的效果；最后，利用动态流体力学实验，测试新型无固相压裂液的渗流性能，并对不同压裂液组分进行优化。
实验结果表明，新型无固相压裂液的压力放大系数平均值为1.5，比表面积大于300m2/g，密度在1.07-1.19 g/ml，粘度小于10cp，黏度小于2.5 mPa.s，乳化能力良好，抗腐蚀性能优异，可溶性负载能力高，可以有效溶解碳酸钙的地层物质，渗流性能合格，可为压裂作业提供充足的条件。
低浓度聚合物压裂液体系研究与应用效果评价讲课讲稿
低浓度聚合物压裂液体系研究与应用效果评价第 34 卷第 3 期钻采工艺Vol． 34 No． 3 DRILLING ＆ PRODUCTION TECHNOLOGY ·91·低浓度聚合物压裂液体系研究与应用效果评价朱辉明，卢红杰，沈彬彬，谢金丁，马云瑞，谢泽洪（吐哈油田公司井下技术作业公司技术开发部）朱辉明等．低浓度聚合物压裂液体系研究与应用效果评价．钻采工艺，2011，34 （ 3）： 91 － 94，99摘要：聚合物压裂液冻胶体系在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁留下残渣造成储层伤害，降低聚合物浓度可以减轻这种伤害，但又会遇到冻胶体系黏弹性降低支撑剂沉降的问题，因此，研究优选满足携砂要求的低浓度聚合物压裂液体系具有实际意义。
用实验方法研究了低浓度聚合物压裂液的增稠剂、交联剂及破胶剂，并评价了压裂液体系的抗温抗剪切性能、流变性能、携砂性能、破胶性能、低伤害性能、防膨性能和滤失性能。
实验结果表明，低浓度聚合物压裂液的浓度为常规聚合物压裂液浓度一半时即可满足压裂时的携砂要求，抗温抗剪切性能优于清洁压裂液和常规聚合物压裂液，并且破胶后的残渣量明显减少，降低了对储层的伤害程度，是一种较为环保的低伤害压裂液。
关键词：低浓度聚合物；压裂液体系；增稠剂；交联剂；破胶中图分类号：TE 357． 12 文献标识码：ADOI：10． 3969 / J． ISSN． 1006 － 768X． 2011． 03． 27（聚氧化乙烯）和 PHPAM 合成的聚合物（分子量一、低浓度聚物压裂液的主要性能压裂液的性能直接影响着压裂效果和井的注采能力。
由于胍胶、羟乙基纤维素等高分子聚合物会在裂缝中留下残渣而伤害储层，造成地层渗流能力降低和产能下降［1，2］，因此，低浓度、低残渣、低伤害的压裂液材料就成了除清洁压裂液外的首选［3 ～ 8］。
低浓度聚物压裂液性能介于胍胶压裂液与清洁压裂液二者之间，既有聚合物压裂液的高黏弹性又有清600 万，标记为 Z4）以及自合成的聚合物 HM（高分子聚合物，分子量 1 200 万，水解度 25% ，标记为Z5），并分别筛选出各聚合物的交联剂，标记为 J1、J2、J3、J4、J5。
一种新型低分子聚合物压裂液体系及其性能评价
时 间／ ｍｉ ｎ
墨
糯
原油 田高 温储 层压 裂施 工要 求 ］ 。
１ ． ３ 助 排 剂
图 ２ 不 同 交联 剂 类型 压 裂 液 的 抗 剪 切 曲线 图
室 内测得 ０ ． ２ ５ 不 同类 型助 排剂 的表 面 张力 和 界 面 张力 ，结 果 如 表 １ 所 示 。从 表 １可 以看 出 ，助 排剂 Ｚ Ｐ ３的表面 张力 和界 面张 力最 低 ，说 明其表 面 活性较 高 ，能有效缓解 低渗储层水 锁效 应嘲 ，有利 于
［ 收稿日期］２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ６ ［ 作者简介］王安培 （ １ ９ ６ ４ 一 ） ，男 ，高级工程师 ，现主要从事油田压裂工艺技术方面的研究工作 。
理 工 上 旬 刊 ＊油气 田 开 发 工 程
２ ０ １ ３年 ６ 月
压 裂液 返排 ，从 而减 少压 裂液对 储 层 的伤 害 。 １ ． ４ 粘土 稳定 剂
［ 中图分 类号］ＴＥ ３ ５ ７
［ 文献标 志码］Ａ
［ 文章编号］１ ６ ７ ３— １ ４ ０ ９（ ２ ０ １ ３ ）１ ６— ０ １ ４ １ — ０ ３
压裂 是提 高增 产效 果 的主要 措施 之 一 。 目前 常用 的水 基压 裂液 增稠 剂 为天然植 物 胶及其 衍 生物 ，其
（ ＨＰ ＧＦ ）小 ２ ５ ～３ Ｏ倍 的低 分 子 聚合 物 。室 内将 不 同 浓度 的增 稠剂 溶液 在 １ ７ ０ ｓ Ⅱ １ 剪 切 速 率下 进 行 黏度 测 定 （ 见图 １ ） 。结果 表 明 ，选 用 浓 度 为 ０ ． ４ ～０ ． ６ 的增 稠剂 水溶 液 ，其 表 观 黏度 在 ５ Ｏ ～８ ０ ｍＰ ａ・Ｓ之 间 ，能
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价
新型无固相压裂液配方筛选及性能评价随着能源行业的快速发展，勘探与开发中使用压裂技术的比重也在不断提高。
而压裂液的配方对压裂效果影响至关重要，因此在现有的压裂技术中，筛选出具有良好性能的新型无固相压裂液称为当前最为紧迫的任务。
新型无固相压裂液的筛选，主要是为了解决石油开采中的流变学问题。
一般来说，在深井开发过程中，经常要面对粘度高、水力学性能差及滞后性质强的深层油藏开采，这时就需要采用性能优越并可以满足以上要求的新型压裂液。
新型无固相压裂液的筛选主要集中在粘度、渗透率和悬浮稳定性等几个方面，针对这几个方面和要求，先要精心研究压裂液的构成，根据市场上现有的压裂液和添加剂，结合钻井环境对压裂液要求，研究出满足钻井环境要求的新型压裂液配方。
在研究压裂液构成及配方方面，首先将添加剂分为水系和油系两大类，根据钻井环境选择水系添加剂或油系添加剂。
针对不同的油藏条件，可以选择适当的压裂液配方，以满足钻井环境要求并提高压裂液的性能。
为了确定压裂液的性能，在钻井环境的条件下，采用压裂液实验方法进行性能评价。
在实验中，可以采用流变仪等分析仪器进行检测，测量压裂液的粘度、渗透率、滞后性等性能参数，从而筛选出较为理想的压裂液配方。
本研究对新型无固相压裂液配方的筛选和性能评价具有十分重要的意义。
首先，筛选的新型压裂液配方可以满足当前市场需求，提高钻井效率，减少钻井成本；其次，研究发现的新型压裂液性能参数可以为深井开发提供实验基础。
最后，新型压裂液的研究可以推动产业技术的发展，更好地满足能源行业的需求。
因此，本研究可以为新型无固相压裂液提供理论依据，以促进石油开采水平的提高，为世界能源安全做出贡献。
综上所述，新型无固相压裂液配方筛选及性能评价对当前的能源行业有着极其重要的意义，对于不断提高石油开采水平、提高能源安全也具有十分重要的意义。
同时，希望本研究为深井开采提供理论依据，更好地支持压裂技术发展，提升石油开采的安全性与效率。
低聚物压裂液体系在油砂山油田的应用研究
１ ５ １ ８
２ Ｏ
５ ８
８
３ ５
５
２ １ ．５ ｌ ３
３
以降 低该井 地层 水矿 化度 对低 分 子聚 合物 压裂 液 的
影响。 ３ 室 内试 验 刚 石 钻头 ， 但 仍处 于小 范 围试 验 阶段 。 ［ 参考 文献 ］
根 据 表 １交 联 情 况 ， 本 次试验交 联剂加 量 ０ ． ８ ％、 ｌ 、 １ ． ２ 继 续进 行 下 步试验 。
３ ． ２ 不 同 交 联 比地 层 水 加 量 试 验
分别配 制 交联 剂 加 量 ０ ． ８ 、 １ ％、 １ ． ２ ％的低 分 子 聚 合物 交 联体 系 ， 观察 不 同地层 水 加 量 使 压裂 液 破 胶 至吐舌 状态 的 时间 。
无 残渣 ， 地层 伤 害小 的优 点 ， 对 于油砂 山油 田低 温低 压环境 较 为适 用 。 同时利 用低 分子 聚合 物体 系高矿
化 度破胶 的特 点 ， 选 用低成 本 的地层 水作 为破胶 剂 ， 大 大降低 了压 裂成 本 。 关键 词 ： 油砂 山油 田 ； 低 分 子 聚合物 压 裂液体 系 ； 地层 水 ； 破 胶 荆 中图分类 号 ： ＴＥ ３ ５ ７ ． １ ２ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ５ ） Ｏ ７ 一Ｏ 儿８ —０ ２
３ ８．
构造 演 化［ Ｊ ］ ． 地 学前 缘 ， ２ ０ ０ ５ ， １ ２ （ ３ ） ： ７ ７ ￣８ ９ ． ［ ４ ］ 李 增科 ， 杨 玉坤 ． Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头在 西 部 工 区的应 用 分 析口］ ．钻采 工 艺 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ ９ （ １ ） ： ９ ９ ～１ ０ ２ ． Ｅ ５ ３ 杨 明合 ， 李维轩， 刘颖彪， 等． 优 快 钻 井技 术 在 环玛 湖 凹陷斜坡 区的应 用 ［ Ｊ ］ ． 石油化 工应 用 ，
一种可转化为压裂液的杂多糖无固相钻井液
一种可转化为压裂液的杂多糖无固相钻井液一种可转化为压裂液的杂多糖无固相钻井液的研究近年来，随着原油资源的持续开采，对于油藏的剩余可采储量的探索也越来越重要。
而井下作业钻井就是探索油气资源的必须环节。
在钻井过程中，钻井液的使用是必不可少的一部分，无固相钻井液因其操作简单、泥浆性能比较好，因此被广泛应用于满足各种作业要求。
传统的无固相钻井液存在一些问题，如液体溢流、断裂失控和土层损伤等，这些问题会导致井下的钻井作业受到严重的阻碍。
因此，研究新型钻井液也成为了当前的研究热点。
本文提出了一种可转化为压裂液的杂多糖无固相钻井液，并对其性能进行了研究。
首先，选择具有高分子量和较大分子密度的杂多糖作为基础组分，并添加一些特殊成分来改善其性能。
在实验中，我们发现，杂多糖无固相钻井液的吸附性能可以通过添加特殊成分得到优化改善。
在液体溢流方面，通过控制其黏度和密度，可以防止液体过多溢出；在断裂失控和土层损伤方面，添加特殊成分可以增强其抗剪切性能，有效避免液体断裂失控和土层损伤等问题。
此外，我们还发现，该杂多糖无固相钻井液转化为压裂液时，可以通过添加一些适宜的物质来实现。
在实验中，我们添加了适量的高强度液相活性剂，可充分提高其排油能力和分散能力，并且通过控制其黏度和密度来满足压裂液的特殊要求。
综上所述，考虑到传统的无固相钻井液存在一些不足，我们提出了一种可转化为压裂液的杂多糖无固相钻井液，并对其性能进行了研究。
实验证明，该钻井液具有优异的液体控制性能和压裂液性能，同时在钻井作业中具有很好的应用前景。
在钻井作业中，液体控制性能是无固相钻井液的重要性能之一。
液体溢流会导致不必要的损失，而过度黏稠的液体则会使钻头难以穿透土层。
在这种情况下，我们通过将高分子量和较大分子密度的杂多糖作为基础组分，并添加一些特殊成分来改善其液体控制性能。
在杂多糖无固相钻井液的配方中，吸附性能也是重要的性能之一。
在钻井过程中，钻井液会与岩石表面相接触，吸附作用会导致钻井液的流动性能下降。
新型无固相钻井液研究及其在东海低孔渗气田的应用
新型无固相钻井液研究及其在东海低孔渗气田的应用王喜杰;谢中诚;雷磊;和鹏飞;袁则名【摘要】随着东海勘探开发的深入,多个低孔渗气田被发现并投入开发,但由于储层孔隙度渗透率低,易被钻完井液污染,前期应用PRD等无固相钻开液,起到较好的储层保护效果,但钻井液无法直接转为完井液,完井后需要破胶,易因漏失造成储层污染,针对这类低孔渗储层优选出一套新型钻/完井液一体化体系,该体系在50～160℃情况下均具有较好的流变性、滤失性能和储层保护能力,并在东海某区块的6口井8-3/8″(212.725 mm)水平段的钻进中进行了现场应用.应用结果表明,该钻完井液一体化体系具有良好的流变性、抗温性和携砂能力,且API滤失量低,储层保护能力强,能够满足现场作业的施工要求.该体系在东海低孔渗油气田的成功应用,为东海低孔渗油气田的高效开发提供了技术支撑,可在海上水平井钻井作业中推广应用.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】4页(P62-65)【关键词】东海;低孔渗气田;钻完井液一体化体系;储层保护【作者】王喜杰;谢中诚;雷磊;和鹏飞;袁则名【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452;中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200335;中海石油(中国)有限公司上海分公司上海200335;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE2540 引言东海油气资源丰富，随着勘探开发的深入，发现该区储层普遍具有埋藏深、地质成因复杂、储层物性差的特点，属于典型的低孔低渗储层。
在钻、完井过程中，由于储层孔隙度渗透率都较低，孔喉半径小，极易受到外在因素的损害，而且损害一旦发生难以消除。
常规低渗储层产能较低、稳产期短、累产量少，海上油气的开发难度大，开采成本高，抵扣成本后经济效益低，使得低孔低渗储层勘探开发的难度远大于一般储层。
低相对分子质量稠化剂渗吸压裂液体系的研发及性能评价
低相对分子质量稠化剂渗吸压裂液体系的研发及性能评价姚丽红
【期刊名称】《石油石化节能与计量》
【年(卷),期】2024(14)6
【摘要】针对大庆油田非常规储层压裂采收率低、储层伤害大等问题,探索一种渗吸增能且滞留伤害低的压裂液体系成为攻关方向。
自主研发了一种能够携砂造缝和渗吸洗油一体化的低相对分子质量稠化剂渗吸压裂液体系,聚合物稠化剂黏均相对分子质量为461万,具有优良的减阻、悬砂、耐温、耐剪切性能。
破胶液平均粒径为189 nm,与大庆油田非常规储层孔喉尺寸匹配,最终渗吸采收率为32.73%。
对比常用的胍胶压裂液体系,该体系岩心伤害率降低61.1个百分点,提高渗吸采收率7.73个百分点。
大庆油田某井全程采用低相对分子质量稠化剂渗吸压裂液体系,取得了较好的压裂效果,为大规模推广应用奠定了基础,为大庆非常规储层高质量开发探索了新路径。
【总页数】5页(P6-10)
【作者】姚丽红
【作者单位】大庆油田有限责任公司采油工程研究院;黑龙江省油气藏增产增注重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
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双交联聚合物微球调剖剂研究
双交联聚合物微球调剖剂研究孙磊;张贵清;夏烨;徐鸿志;郝志伟【摘要】针对现有聚合物微球调剖剂普遍存在吸水膨胀过快的不足,采用化学性质稳定的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺与可降解型丙烯酸酯类交联剂制备了双交联聚合物微球调剖剂,通过丙烯酸酯类交联剂在一定pH值及温度下降的解特性,实现对聚合物微球溶胀性能的控制.在研究了交联剂、油溶剂、乳化剂、反应温度等条件对聚合物微球粒径和溶胀速率的影响的基础上,成功制备了初始粒径10～20μm双交联聚合物微球,其粒径分布集中,具有优异的耐剪切、耐盐性能,封堵效果明显,在油田堵水调剖领域具有潜在应用价值.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】4页(P45-47,50)【关键词】微球;聚合物;交联剂;封堵【作者】孙磊;张贵清;夏烨;徐鸿志;郝志伟【作者单位】中国石油集团工程技术研究有限公司天津300457;中国石油集团工程技术研究有限公司天津300457;中国石油集团工程技术研究有限公司天津300457;中国石油集团工程技术研究有限公司天津300457;中国石油集团工程技术研究有限公司天津300457【正文语种】中文【中图分类】TE390 引言调剖措施作为油田改善注水开发效果的主要手段，对于油藏增产稳产非常关键[1-2]。
聚合物微球调剖技术采用的是微凝胶调剖剂，是将合成的预交联聚合物直接注入地层以封堵高渗流层段[3-4]。
目前，聚合物微球调剖剂在华北油田、冀东油田、青海油田及中海油海上油田应用较多。
在应用过程中微球调剖剂遇水后溶胀速率快、强度降低，在满足油藏深部调剖和长效封堵方面受到限制。
针对上述问题，部分研究着眼于在合成过程中引入可降解型交联剂，此类交联剂在温度或 pH值等条件变化时缓慢分解，以此改变聚合物微球交联剂密度，控制其膨胀速率[5-6]。
同时，稳定交联剂的存在使得微球通过保持三维网状结构，仍具有一定的机械强度。
基于上述思路，本文拟在采用化学性质稳定的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂的基础上，引入丙烯酸酯类作为可降解型交联剂[7-8]，制备粒径及溶胀速率可控的双交联聚合物微球，重点考察交联剂、油溶剂、乳化剂、功能单体、反应温度等条件对双交联聚合物微球粒径和溶胀速率的影响，同时研究了此类微球的耐剪切、耐盐及封堵性能，为此类调剖体系的制备及应用提供实验支撑。
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砂能力（见图 10）。 3.6 摩阻性能
考察了该类型压裂液与胍胶压裂液相对比的摩阻情况，图 11 为胍胶压裂液和低聚物压裂液的达西 - 韦氏摩擦阻力系数 与流速的关系实验。尽管胍胶压裂液与低聚物压裂液的流动阻 力随流速的增加而降低，但低聚物压裂液的摩阻曲线位于胍 胶压裂液摩阻曲线之下，即在相同流速的情况下，无固相低聚 物压裂液具有更低的摩阻，这样有利与控制施工过程中地面压 力，降低施工风险。
表 1 表面活性剂与 GC- 510A 溶液配伍实验
图 3 疏水缔合聚合物与表面活性剂作用的三阶段模型 第一阶段，无表面活性剂时，HAWSP 由于分子内和分子
链间缔合形成大量疏水微区，亲水链段包裹在疏水微区内核 外，使聚合物的构象卷曲；加入表面活性剂与疏水侧基形成聚 集体，疏水基进入聚集体疏水内核，亲水基取代聚合物亲水链 保护疏水内核，被释放的聚合物亲水链构象伸展及混和胶束 中疏水侧基的缔合作用加强，使溶液粘度增加。
前两种，进一步优选。 表 2 粘土稳定剂研制优选实验
创新技术 2012 年第 5 期 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY 45
结果见表 3： 表 3 粘土稳定剂防膨性能实验
考察了加入 NW- 2 和 GC- 503 后体系破胶液的防膨性能，
可以看出两种，这两种抑制剂均有较好的防膨效果，但是 考虑到原材料成本原因，选用 GC- 503 作为体系粘土稳定剂， 并确定最优加量为 1%。 2.4 助排剂优选
由于采用的聚合物稠化剂，不受细菌侵害，可以长时间保 存而不失效，对现场施工非常有利，见图 7。
图 6 无固相低聚物压裂液体系 120 ℃下流变性能
图 7 无固相压裂液稳定性实验结果 3.3 破胶性能
该压裂液体系可以采用常规的破胶剂进行破胶，破胶时间 短，且破胶液表界面张力低，有利于压后返排，降低对地层伤害 程度，破胶液性能见表 5。
考察了不同类型的助排剂与体系配伍性和对流变性能影 响，实验结果见表 4。可以看出，除 ZP- Lu 之外，几种助排剂与 体系配伍性均良好；从流变现象看，ZP- 1 和 ZP- PV3 表现最 好；从破胶液表、界面张力看，ZP- 1 性能最好。因此优选研制的 ZP- 1 作为体系的助排剂，确定其加量为 1%。
图 1 无机硼和有机硼交联植物冻胶结构图 1.4 无固相低聚物压裂液体系思路及作用原理 1.4.1 体系思路 根据面临的难题，提出的解决思路是：①采 用本身无水不溶物（或极少）的水溶性稠化剂，使其水溶液中无 不溶物或可以忽略不计（≤10 mg/kg）；②不用交联就能使溶液 具有一定的有效粘度，达到压裂施工的各项要求。
另外，考察了该体系与其他厂家相类似产品的性能，见图 6。经过对比，研制的无固相低聚物压裂液体系，具有明显的性 能优点：①耐温耐剪切性能好，相同条件下，剪切后，粘度分别 为 60 mPa.s 和 30 mPa.s；②成本低，稠化剂加量分别为 0.45% 和 0.7%；③现场施工容易，稠化剂加量低，其基液粘度低，现场 施工时，更加容易抽吸。 3.2 稳定性能
疏水缔合水溶性聚合物（HAWSP）是指亲水性的聚合物大 分子链上引入少量的疏水基团（物质的量分数≤2％）所形成的 水溶性聚合物。[4]在水溶液中，疏水基团发生分子内或分子间的 缔合作用使得疏水缔合聚合物溶液表现出不同于普通聚合物
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由于稠化剂本身没有水不溶物，且采用的是物理交联，不 产生化学交联的不溶物，无固相低聚物压裂液破胶的残渣含非 常低，低到几乎可以忽略不计。如此低的残渣含量对降低压裂 液对地层渗透率伤害能起到良好的保证作用，也是将体系命名
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能力好，分子量合适的稠化剂 GC- 510。对其增粘能力进行评 价，结果见图 4。可以看出，GC- 510A 具有良好的增粘能力，加 量为 0.4%～0.5%时，其基液粘度即达到 100 mPa.s。
图 2 表面活性剂加量对 HAWSP 溶液粘度影响 因此，通过选择适当的表面活性剂与疏水缔合水溶性聚 合物以合适的比例复配，溶液中复配的聚合物和表面活性剂 通过疏水缔合作用形成空间网架结构，通过调整聚合物 / 表面 活性剂的复配方式使溶液具有压裂液所需的性能。 1.4.2 作用原理 关于疏水缔合聚合物与表面活性剂的作用 机理，学者认为其作用原理可以归结为“三阶段模型”，[10]如图 3 所示。
图 4 GC- 510A 增粘能力实验结果 2.2 激活剂研制优选
考虑到表面活性剂与疏水缔合聚合物的作用，在对大量 不同类型表面活性剂进行研究优选的基础上，确定了几种进 行 室 内 实 验 ， 考 察 其 与 GC- 510A 配 合 使 用 的 效 果 ， 及 对 GC- 510A 基液粘度的影响情况，结果见表 1 和图 5。
表 4 助排剂与压裂液体系配伍实验
2.5 无固相低聚物压裂液体系配方 最终形成的无固相低聚物压裂液体系配方为：0.45%稠化
剂 GC- 510A+0.8% ， 激 活 剂 GC- 510B+1% ， 粘 土 稳 定 剂 GC- 503+1%，助排剂 GC- 505；该体系能满足 120 ℃条件下现 场使用要求。压裂液体系配置工艺简单，现场可采用常规胍胶 压裂液配置方法及设备进行配液，对水质要求也与胍胶一样， 不需增加额外设备和成本，具有良好的实用性。
为无固相低聚物压裂液的主要原因。 表 5 无固相低聚物压裂液体系破胶性能
3.4 地层伤害性能 3.4.1 残渣含量 压裂液在地层中破胶后，破胶液会对地层及 支撑充填层造成不同程度的伤害，主要取决于其残渣含量和返 排率。对压裂液体系破胶后残渣含量进行实验，见表 6 和图 8。
表 6 压裂液体系破胶液残渣含量
目前最常用的为胍胶压裂液体系，其稠化剂为天然或改性 收稿日期：201 2- 09- 07
胍胶，其组成是以一个甘露糖为主链，且有数个与其他甘露糖 相结合的半乳糖边链（一个半乳糖与两个甘露糖相结合）：该体 系主要是靠无机硼或有机硼等交联剂起作用，硼酸根离子与植 物胶中临位顺势羟基形成络合物，[3]见图 1，这属于化学交联。 无机硼酸盐交联强度差、耐温性差、交联太快、管路摩阻高，只 适合低温浅井地层。有机硼、锆等交联剂交联强度高、耐温性能 好、交联时间可调，管路摩阻较低，适合于 180 ℃井温下压裂施 工，得到了大量应用。 1.3 常规压裂液存在问题
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徐鸿志 郝志伟 王宇宾 （中国石油集团工程技术研究院 天津 300450）
新型无固相低聚物压裂液体系研究
【摘 要】根据疏水缔合聚合物与表面活性剂作用原理，优选合适的聚合物作为稠化剂，表面活性剂作 为激活剂，利用物理交联原理，形成了新型无固相低聚物压裂液体系。体系具有耐温、耐剪切性能好、残 渣含量低、地层伤害小、现场配制方便、摩阻低、成本低等性能优点，尤其适用于低渗储层压裂改造施 工，具有良好的推广应用前景。 【关键词】无固相 压裂液 疏水缔合 耐温耐剪切性 残渣含量 低渗区块
2 无固相低聚物压裂液体系构建
2.1 疏水缔合聚合物优选 经过对几种疏水缔合聚合物优选评价，确定了一种增粘
图 5 表面活性剂对 GC- 510A 基液增粘效果 可以看出，单独使用表面活性剂 A 和 B 时，均能对聚合物 基液起到一定的增粘作用，考虑将 A 和 B 按照一定比例复配 使用，由图 5 可以看出，其增粘效果更加明显。确定体系所用 表面活性剂为 GC- 510B，并优选其加量为 0.8%，将其命名为 激活剂。 2.3 粘土稳定剂优选 考察了几种不同类型的粘土稳定剂与体系的配伍性，及 体系破胶液的粘土防膨性能，详细情况见表 2、图 6。 初步决定采用 NW- 2、NW- 4、GC- 503 三种粘土稳定剂， 进行下一步实验，与助排剂进行配伍，考察体系的耐温耐剪切 性能。但是考虑到 NW- 4 加量太高，体系成本太高，决定选用
3 无固相低聚物压裂液体系性能研究
3.1 耐温耐剪切性能 形成的无固相低聚物压裂液体系属于清洁压裂液的范畴，
根据行业标准 《SY/T 6376- 2008 压裂液通用技术条件》 中 4.4 章节中对其耐温耐剪切能力的要求，在指定温度下，剪切一定 时间后，表观粘度≥20 mPa.s 即为合格。该体系在 120 ℃，170 s 条件下，剪切90 min，粘度仍＞50 mPa.s，满足现场使用要求。
1 无固相低聚物压裂液体系思路的提出及作用原理
1.1 压裂液的基本要求 压裂施工作业需要用大于地层破裂压力的高压将地层压
开，形成一条裂缝，然后用高粘度压裂液将不同加量的支撑剂 携带到裂缝中；施工结束后，裂缝闭合，压裂液破胶，返排出地 层，而支撑剂仍留在裂缝中，形成一条具有高导流能力的油流 通道，[1]从而提高单井产量。压裂液作为油田增产措施中最主要 的材料之一，其基本功能是将支撑剂由井筒经孔眼携带到裂缝 前沿指定位置，[2]是一种以稠化剂和交联剂为主，粘土稳定剂、 助排剂等为辅的具有一定“有效粘度”和携砂能力的液体。
经过现场使用证明，常规胍胶体系不适合油田低渗区块开 发。主要原因为：胍胶本身所含的水不溶物（超级胍胶水不溶物 仍为 1%～2%）和交联作用产生的大量不溶物（起关键作用）， 会对地层和对支撑剂充填层造成严重堵塞，导致渗透率下降 80%~ 90%以上，从而大大降低压裂的效果，特别是对于低压 特低渗透油藏有可能完全失效。因此如何消除或减少压裂液体 系的残渣，降低对地层伤害程度是开发低渗区块必须要解决的 主要难题之一。
第二阶段，新加入的表面活性剂与聚合物疏水侧基形成 新的聚集体，聚集体中平均包含的疏水侧链数 N>2 或 N=2，使 链内缔合向链间缔合转变，形成更稠密的空间网络结构，体系 粘度迅速上升。
第三阶段，表面活性剂浓度继续增加，使聚集体数增加， 导致聚集体中平均包含的疏水侧链数 N<2，空间网络结构开 始被拆散，体系粘度急剧下降。当自由表面活性剂浓度达到 CMC 时，体系粘度降到最低。